第四十章 三體問題

　　古修在看到這個(gè)全新的恒星系統(tǒng)理論之后，首先是感覺到很不可思議，然后在游戲系統(tǒng)中搜索類似三合星系統(tǒng)的恒星。

　　讓他感到意外的是，在這銀河系中，有近兩千億顆恒星，其中有超過一半處于聚星系統(tǒng)當(dāng)中，也就是由兩顆或者兩顆以上的恒星相互繞行而形成的天文系統(tǒng)。

　　其中，雙星系統(tǒng)是最多的，三合星系統(tǒng)也有不少，就比如此刻在幾人眼前重點(diǎn)展現(xiàn)出來的南門二。

　　除此之外，還有天啟進(jìn)行了重點(diǎn)文字標(biāo)述的勾陳一，格利澤667......

　　這幾顆組成三合星系統(tǒng)的恒星繞行方式各有特點(diǎn)。

　　巖母院士迅速在演化系統(tǒng)的后臺(tái)找出關(guān)于這種三合星系統(tǒng)的理論解釋。

　　但雖然天啟在此處有詳細(xì)的描述，他們幾人仍感覺到一頭霧水。

　　“三顆恒星相互繞行屬于多體問題，在理論上處于混沌狀態(tài)，極易受微小影響導(dǎo)致軌道發(fā)生巨大變化，使得三體問題不存在固定的解，只有當(dāng)三顆恒星的質(zhì)量相差較大時(shí)，形成限制性三體問題，這樣比較容易形成長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的三合星系統(tǒng)。

　　在理論上，三顆恒星的質(zhì)量越相近，就越難形成長(zhǎng)期穩(wěn)定的系統(tǒng)，如果三顆恒星的質(zhì)量完全相等，就只有幾個(gè)特殊的情況能穩(wěn)定存在，比如平面中三顆恒星形成等邊三角形，然后繞三角形中心旋轉(zhuǎn)，或者三顆恒星在一條8字軌道上運(yùn)行。

　　如果在三維空間中將更加復(fù)雜，對(duì)于三顆質(zhì)量完全相等，初始參數(shù)又剛好形成穩(wěn)定軌道的情況，在實(shí)際當(dāng)中幾乎不可能發(fā)生......”

　　巖母院士看著后臺(tái)的解釋，在這段描述之中，又延申出了對(duì)兩個(gè)問題的重點(diǎn)描述。

　　“二體問題和三體問題?！?p>　　古修把天啟在后臺(tái)設(shè)定這兩種問題的解析方式投影出來，更加直觀的呈現(xiàn)在眾人面前。

　　首先是二體問題的文字定義和圖解公式。

　　“這是天體力學(xué)中的一個(gè)最基本的近似模型引，研究?jī)蓚€(gè)可以視為質(zhì)點(diǎn)的天體在其相互之間的萬有引力作用下的動(dòng)力學(xué)問題?！?p>　　“二體問題是各類天體真實(shí)運(yùn)動(dòng)的第一次近似結(jié)果，是研究天體精確運(yùn)動(dòng)的理論基礎(chǔ)，也是天體力學(xué)中的一個(gè)基本問題，它是迄今為止唯一能徹底求解的天體力學(xué)問題......”

　　在這段文字描述之后，有個(gè)重點(diǎn)用了紅顏色的文字表述：“在萬有引力作用下，二體問題的運(yùn)動(dòng)方程可以嚴(yán)格解出?！?p>　　滿足條件的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)問題:1、不考慮其他物體的引力；2、它們之間的相互作用力沿兩點(diǎn)的連線，力的大小是兩點(diǎn)之間距離的函數(shù)。

　　二體問題可化為一個(gè)等價(jià)的單體問題。天體力學(xué)中的雙星，行星及其衛(wèi)星、恒星和行星等的運(yùn)動(dòng)，物理學(xué)中的雙原子分子振動(dòng)都屬于或近似地屬于二體問題。

　　在《神跡》游戲宇宙中，太陽的質(zhì)量為太陽系中其他星體質(zhì)量總和的七百多倍，所以太陽是太陽系的中心天體。每顆行星同太陽近似形成一個(gè)二體系統(tǒng)，其他行星對(duì)該行星的引力影響僅表現(xiàn)為對(duì)它繞太陽運(yùn)行軌道的微小攝動(dòng)。

　　因此，天體力學(xué)的研究都是以二體問題的解為基礎(chǔ)的。二體碰撞時(shí)間計(jì)算：T^2=4π^2a^3/GM把直線看做橢圓的退化。

　　半長(zhǎng)軸即為a=距離的1半碰撞所須的時(shí)間為T/2公式的證明問題：兩個(gè)相對(duì)靜止的物體的距離為r0，質(zhì)量分別為m1和m2，僅靠引力的作用下相撞所需要的時(shí)間。

　　解答：以m2相對(duì)于m1的方向?yàn)檎较?，把這兩個(gè)物體看成一個(gè)系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈儾皇芡饬Γ赃@兩個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)量守恒，在任一時(shí)刻，有m1v1+m2v2=0 ，得v1=-m2/m1*v2 ......

　　這些關(guān)于二體問題的描述，已經(jīng)不是他們幾人在這種條件下，單用眼睛看和腦袋想就能解決的。

　　巖母只看了其中的一小部分，便說道：“雖然天啟已經(jīng)在此對(duì)公式做了詳細(xì)的解析和運(yùn)算，但他是依照《神跡》游戲宇宙的天體數(shù)據(jù)來進(jìn)行運(yùn)算的，無法在現(xiàn)實(shí)世界中形成參考?！?p>　　古修稍想，巖母的說法似乎是反過來了：“我想天啟不是按照游戲宇宙中的天體數(shù)據(jù)來解決這個(gè)問題，而是是正好反過來，因?yàn)樗蠕浫肓诉@個(gè)問題的理論和解析，所以在這宇宙中才會(huì)形成如此眾多雙星系統(tǒng)。”

　　“這些運(yùn)算不僅可以用來解釋雙恒星系統(tǒng)，也可以用來描述其他天體，比如我們的藍(lán)星和月球，如果他說的沒錯(cuò)的話，我們也可以這個(gè)公式來研究現(xiàn)實(shí)世界中，任何雙星系統(tǒng)相互之間的萬有引力作用下的動(dòng)力學(xué)問題?！?p>　　巖母聽完，突然有種恍然大悟的感覺：“是這樣的，我老糊涂了...可是，他是怎么想到這些的？”

　　古修也是疑惑的搖著頭，他也不知道天啟是如何來解決這個(gè)問題的。

　　沒有對(duì)現(xiàn)實(shí)宇宙天體觀測(cè)的數(shù)據(jù)支持，也沒有進(jìn)行過相應(yīng)的公式計(jì)算，他似乎什么都沒有干，可又是什么都干了，干得比他們這些老家伙們加起來的還要多。

　　別得先不說，單是這個(gè)二體問題，就可以讓科學(xué)院的很多人深入研究半輩子了。

　　此刻，天啟在他們眾人心中的印象就是無所不知，無所不曉。

　　只要是他提出的物理問題，不僅可以在《神跡》游戲中創(chuàng)造成功，也可以在現(xiàn)實(shí)生活中得到證實(shí)。

　　但這還不是最可怕的，更恐怖的是一個(gè)近乎已經(jīng)參透宇宙的人，今年才不到二十五歲。

　　他是如此年輕，又是如此先知。

　　古修看著眼前這個(gè)關(guān)于二體問題的雙天體圖形展示，心里暗道：“天啟這小子，難道真的是降臨的神嗎？”

　　這個(gè)時(shí)，巖錦院士拿著平板電腦站出來，對(duì)所有人說道：“你們別高興得太早，我保證接下來的很長(zhǎng)時(shí)間里，你們將會(huì)對(duì)這個(gè)問題產(chǎn)生癡迷，不僅是我們，還有全世界的數(shù)學(xué)家。”

　　他說完，把平板上的內(nèi)容給投影出來。

　　“三體問題......”

　　“三個(gè)質(zhì)量、初始位置和初始速度都是任意的可視為質(zhì)點(diǎn)的天體，在相互之間萬有引力的作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律問題?！?p>　　“在三維空間中給定N個(gè)質(zhì)點(diǎn)，如果在它們之間只有萬有引力的作用，那么在給定它們的初始位置和速度的條件下，它們會(huì)怎樣的運(yùn)動(dòng)空間？”

　　天啟接在寫完概述定義之后，還是用紅色標(biāo)注出重要內(nèi)容。

　　“三體問題不能精確求解，即無法預(yù)測(cè)所有三體問題的數(shù)學(xué)情景?！?p>　　“......”

　　在短短幾句話中，眾人又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)延申出來只是內(nèi)容：“三維空間?！?p>　　當(dāng)巖母打算進(jìn)入到關(guān)于這個(gè)內(nèi)容的文述界面時(shí)，古修阻止了他：“我們不能再往下看了?！?p>　　是啊，不能再往下看了。

　　從天啟創(chuàng)造出大爆炸宇宙開始，他錄入的每個(gè)理論都是環(huán)環(huán)相扣的，很多問題看似毫無關(guān)系，但是將這些問題放置在宇宙的背景之下，又是相互聯(lián)系并且密不可分的。

　　比如，他們剛才只是想看看那個(gè)神奇的三合星系統(tǒng)，但深入了解之后，又引出了二體問題和三體問題，然后又是現(xiàn)在這個(gè)擴(kuò)展鏈接中的三維空間......

　　古修有一種預(yù)感，如果現(xiàn)在點(diǎn)擊進(jìn)入這個(gè)三維空間的理論描述，肯定還有其他問題引現(xiàn)，然后是一個(gè)問題接著另外一個(gè)問題，永遠(yuǎn)都出不來了。

　　“古修院士，大家已經(jīng)超過十二個(gè)小時(shí)沒有休息了?！?p>　　巖母院士的醫(yī)生忍不住提醒道：“再這么下去，非但不能解決這些問題，你們的身體也會(huì)出問題的。”

　　雖然大家在這些新理論的刺激下都處于興奮的狀態(tài)，但是每個(gè)人的臉上都已經(jīng)有了極度疲憊之態(tài)了。

　　十二個(gè)小時(shí)沒有走出這間全息投影室，是個(gè)人都會(huì)受不了的。

　　古修院士嘆了口氣，說道：“大家都先回去休息，后面的問題我們名明天在進(jìn)行討論?！?p>　　巖錦也沒有什么意見，畢竟這里的所有內(nèi)容大家都有拷貝，回家之后也可以自己看。

　　他現(xiàn)在突然有種應(yīng)不暇接的感覺，不僅是他，在場(chǎng)的眾人都有這種感覺。

　　以前由于學(xué)術(shù)界對(duì)宇宙的很多錯(cuò)誤猜想和判斷，造成了很多問題無解。

　　問題無解，那就可以說是沒有問題了。

　　可是現(xiàn)在，在天啟的《神跡》游戲創(chuàng)世成功之下，許多宇宙的秘密得以解開，同時(shí)也產(chǎn)生了更多的證明類問題，比如證明宇宙由大爆炸誕生、證明和尋找黑洞、證明和尋找中子星、證明和尋找脈沖星......

　　而與以前不同的是，這些問題都經(jīng)過了《神跡》游戲系統(tǒng)的認(rèn)證，說明都是可以解決的問題。

　　現(xiàn)在缺乏的是解決這些問題的手段和方式，比如建造射電望遠(yuǎn)鏡。

　　巖錦走到投影室外走廊里，眼睛還盯著平板電腦的屏幕，不敢相信又很不服氣地說了一句：“三體問題真的無解嗎？”

　　“我不信——”

　　在這個(gè)問題面前，他之前熱衷對(duì)脈沖星的研究好像又不怎么香了。

　　“不行，不行......”

　　他邊走邊搖著頭，魔怔似地說道：“我不能拿起黃瓜丟西瓜，看到一個(gè)問題就想研究一個(gè)問題，這樣只能什么都研究不出來?！?p>　　他狠心把屏幕關(guān)閉，快步的走出實(shí)驗(yàn)大樓：“還是回去繼續(xù)研究我的脈沖星......”

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